北京和利时智能技术有限公司

    1  引言

    天然气发电机组是顺应国家节约能源的号召及当前能源紧张的局势下发展起来的。以往的小型发电机组大都以柴油机为动力，当前柴油供应紧张而且价格大幅提升，而大部分煤矿产生的天然气又仅仅通过燃烧的方式处理掉，无法有效的利用。针对以上情况国内某柴油机厂开发了以天然气为原料的天然气发电机组。本文介绍基于和利时公司LM系列PLC的天然气发电机组应用实例。

    2  天然气发电机组自动化控制系统的组成

    天然气发电机组监控系统主要有上位PC机、触摸屏、PLC组件（数据采集与控制部分）、现场仪表等组成，如图1所示。

       

                          图1 天然气发电机组控制系统图

    该天然气发电机组监控系统要求上位机通过串口通讯的方式采集现场的温度、压力、速度、天然气浓度、蓄电池电压等数据，要求现场控制设备对以上参数作出判断产生相应的报警信号或是停机信号，对于各个参数报警值要求能通过上位机或是触摸屏修改并保存。该天然气发电机组控制系统以前采用单片机进行数据采集与控制，单片机程序的可读性差，系统不易维护，程序更改复杂。而且由于单片机控制系统的可靠性和抗干扰能力较差，在现场恶劣的环境下，该控制系统经常出现故障。对运行环境进行了现场考察和反复研究，在可靠性、稳定性、方便性等方面做了大量工作，提出了基于和利时公司LM系列PLC的解决方案，采用先进、实用、可靠的PLC组件进行数据采集与控制。

    该系统需要与上位机、触摸屏通讯，而且现场共有31路温度信号，6路压力信号，2路4-20mA电流信号，1路高速输入信号，9开关量信号，由于1个CPU最大只能扩展7个模块，故采用两个CPU分别采集，数据共享进行控制并且将相关数据通过串口通讯的方式送到上位机以及触摸屏。

    如图1天然气发电机组控制系统图所示，PLC模块分为两组，上面为第一组PLC，下面为第二组PLC，共采用2个LM3109 CPU，6个LM3311模拟量输入模块，4个LM3312模拟量输入模块，1个LM3310模拟量输入模块。系统的I/O点分配如表1及表2所示。

      

    3  PLC系统介绍

    上位机组态王监控软件与第一组PLC通过RS232口采用ModBus协议通讯，可以方便的监控和修改PLC的位状态和数据区数据，方便了客户管理层，提高了设备的可靠性。

    触摸屏与第二组PLC通过RS232口采用ModBus协议通讯。

    两PLC之间通过RS485口采用无协议通讯，实现了两PLC之间数据的共享，间接扩展了和利时公司LM系列PLC的扩展能力。
为客户订制了压力传感器专用模拟量输入模块，方便了客户。

    热电偶、热电阻模拟量输入模块具有断线、短路等检测，提高了设备的可靠性。

    4  PLC控制系统的优点

    天然气发电机组自动化控制系统选用和利时公司的PLC取代了原系统中的单片机，较大程度地提高了系统的配置，增加了系统的灵活性，能够更好地满足用户的需求。本系统有以下优点。

    （1）采集精度、分辨率高

    和利时公司HOLLiAS-LEC G3PLC模拟量模块误差在0.2%以内，采用16位精度的数据寄存器。

    （2）采集速度快

    和利时公司LM系列PLC模拟量模块采集周期小于500毫秒。

    （3）可靠性高

    本系统的控制核心是和利时公司LM系列PLC，能够在恶劣的环境中长期、可靠、无故障地运行，接线简单，维护方便，隔离性好，抗腐蚀能力强，能够适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。

    （4）功能强大

    和利时公司LM系列PLC的编程语言遵从IEC61131-3标准，易学、易懂、易用。除了具有传统的指令表、梯形图和功能块图等编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图等编程功能。和利时公司的PLC系统提供了多种应用功能模块，包括各种通讯功能模块、可以具体到年月日和时刻的多种定时器和超长时间继电器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。

    5  结论

    天然气发电机组监控系统的实际运行结果表明，基于和利时公司LM系列PLC自动化控制系统达到了预期的效果，实现了对天然气发电机组工作参数的采集与控制，具有先进、可靠、经济、灵活等显著特色。

    参 考 文 献

    [1] 杭州和利时自动化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC硬件手册，2006

    [2] 杭州和利时自动化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC软件手册，2006

    [3] 杭州和利时自动化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC指令与功能块手册，2006